叶片振动测量系统

影响叶片振动特性的主要因素影响叶片振动特性的主要因素有材料特性、结构参数和叶片连接条件。材料特性主要包括：弹性模量、密度、泊松比。结构参数主要包括：叶片型线、叶根型线、叶片空间几何尺寸、拉筋、围带形式。连接条件主要包括：叶根与叶轮连接条件、拉筋与叶片的连接方式、围带与叶片的连接方式。当叶片材料选定后，结构参数决定了叶片的刚度和质量，它对叶片的振动特性起主导作用；连接条件则改变了叶片的整体刚性、质量。

在总结前人对叶片固有特性和振动响应分析方法的基础上，采用解析法和有限元方法相结合，准确预估和分析叶片固有特性，采用CFD应用软件FLUENT对叶片进行三维流场的模拟，在此基础上对叶片进行振动响应分析。本文的主要研究内容大致可以归为以下几个方面：(1)研究叶片振动的解析计算方法，在叶片扭向角不大的情况下，通过建立一些假设将叶片视为变截面梁，利用经典的梁弯曲和梁扭转理论计算叶片的振型和自振频率。(2)采用ANSYS有限元软件，对叶片进行固有模态分析和带有预应力情况下的模态分析，并对两种情况下的结果进行了对比，其中考虑了转速不同时的离心力对叶片固有特性的影响，并绘制Campbell图。(3)采用FLUENT对叶片作流场分析，分析了叶片流场速度、压力等沿叶片径向分布情况，并研究了不同转速对叶片流场速度、压力的影响。(4)基于叶片流场分析的结果，叶片振动测量系统，应用ANSYS软件，对考虑S1、S2气动加载和集中载荷加载三种情况下的叶片振动响应进行了计算和分析。本文对叶片固有特性和振动响应分析方法研究实现了叶片振动解析法和考虑S1、S2气动加载、集中载荷加载振动响应的计算，对叶片的初期设计有重要的意义。

风电机组的叶片上安装振动加速度传感器。由于风速变化而引起叶片在轴向方向上产生振动，该振动加速度传感器能够对叶片振动的加速度数值进行采集测量，反应叶片振动的运动性质。由于风电机组的机舱工作受到风速流动的推力和压力，以及温度变化等方面的影响，应采取工作频率范围较宽、坚固耐用以及受到外界干扰较小的传感器。本风电机组振动液压控制系统采用压电式加速度传感器，它具有压电材料受力产生电荷信号无需外界电源、抗干扰能力强、对工作环境不敏感的特点，利用弹簧质量系统原理，在传感器芯体质量受到振动加速度作用后产生一个与该加速度成正比的力，传感器的压电材料受此力作用后在其表面上形成与这一力成正比的电荷信号，完成对塔筒前后加速度的测量。

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